高中物理 经典复习资料 水银柱移动问题分类解析_第1页
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文档简介

1、黑龙江省哈尔滨市木兰高级中学高中物理 经典复习资料 水银柱移动问题分类解析对于与气体相关的水银柱的移动问题，按其原因及处理方法，可以分为两种情况。一、温度改变而导致的水银柱移动此类问题的处理方法可分为二类：（1）假设法。先假设，再计算，然后判断水银柱的移动方向。如图1所示，两端封闭、粗细均匀、竖直放置的玻璃管内有一长为h的水银柱，将管内气体分为两部分，已知。若使两部分气体同时升高相同的温度，管内水银柱将如何运动？（设两部分气体原来的温度相同）分析与解答：先假设水银柱不移动（即假设两段气柱的体积不变），用查理定律求得水银柱下面和上面的两气柱的压强增量和，比较压强增量的大小。若，则水银柱不会移动；

2、若，则水银柱向上移动；若，则水银柱向下移动。对温度降低的情况，则处理方法相同。设升温前后，气柱的温度分别为，温度增量为；上段气柱的压强分别为，压强增量为；下段气柱的压强分别为，压强增量为。由查理定律和比例的性质，对上段气体有：对下段气体有：由上可得：依题意，所以，即温度升高后，下部分气体的压强增加量较大。故水银柱向上移动。（2）借助PT图。先假设，再作PT图，然后判断水银柱的移动方向。例2. 题目同例1。分析与解答：利用PT图中等容线来判断温度改变后，两部分气体压强的改变情况。如图2所示，由于两气体在相同温度下，压强不同，所以它们等容线的斜率不同，下段气体的压强比较大，等容线的斜率较大。从图中

3、不难看出，当两气体升高相同的温度时，其压强增量，所以水银柱上移。二、运动状态改变而导致的水银柱移动。此类问题主要有加速直线运动和匀速圆周运动两种情况。处理方法是先隔离水银柱，根据牛顿第二定律求出与封闭气体的压强对应的压力，进而通过分析气体压强的变化，来判断气柱的移动方向。例3. 小车上固定一面积均匀为S的一端封闭的玻璃管，管内用长为L的水银柱封住一段气体，如图3所示。若大气压强为，整个装置停在水平路面上，则当小车以加速度a向左加速运动时，管内水银柱将相对玻璃管向左还是向右移动？分析与解答：当小车停止不动时，管内气体的压强为大气压强，水银柱处于平衡状态。当小车向左加速时，由牛顿第二定律可知，它所

4、受合外力的方向向左，气体对水银柱的压力必须大于外界大气对水银柱的压力，所以，被封闭气体的压强要增加。由玻意耳定律可知，气体的体积减小，故水银柱相对于玻璃管向右移动。例4. 如图4所示，长为、截面积为S的玻璃管，一端封闭，内有一段质量为m、长度可忽略的水银柱封闭一段空气，水银恰好处于管中央。当水平放置的玻璃管以管口为轴，用角速度匀速转动时，水银柱将相对玻璃管向何方移动？分析与解答：当玻璃管不转动时，水银柱所受合力为零；转动起来之后，对水银而言，是以管口为圆心在做匀速圆周运动，所以必须有向心力来产生向心加速度。这个力怎么来呢，只能是水银柱左右两边存在压强差，从而出现压力差，即被封闭气体对水银柱的压力大于外界大气压力，所以被封闭气体压强增大。由玻意耳定律可知，被封闭气体的体积要减小。故水银柱相

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